Привід механізмів власних потреб

Переважна більшість механізмів СН електричних станцій має електричний привід. Вибір роду струму і виконання електродвигунів визначається їх призначенням, відповідальністю механізму і місцем його установки. Зі збільшенням потужності електричних станцій і одиничної потужності електродвигунів СН дуже важливу роль починають грати їхні пускові характеристики і здатність зберігати стійкість роботи в аварійних режимах електричної системи. Виходячи з цього переважне поширення для приводу механізмів СН отримали асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором. Ці двигуни конструктивно прості, надійні в експлуатації, мають порівняно високий к.к.д. і cos # 966 ;, а їхні пускові характеристики можуть бути узгоджені з характеристиками робочих машин за допомогою глубокопазних двигунів за рахунок використання двох обмоток на роторі.

Великою перевагою асинхронних двигунів з коротко-замкнутим ротором є можливість їх пуску від повної напруги мережі без спеціальних пускових пристроїв і здатність групи електродвигунів відновлювати нормальний режим роботи після глибоких знижень напруги живлення (самозапуск).

При виборі потужності і типу електродвигуна дотримуються певні умови. Номінальна потужність електродвигуна повинна бути більше розрахункової потужності на валу механізму; номінальні частоти обертання двигуна і механізму повинні бути узгоджені (з установкою в разі необхідності редуктора); розвивається електродвигуном момент повинен забезпечувати підвищення частоти обертання механізму до номінальної при допустимому перегрів обмоток.

Можливість успішного пуску визначається поєднанням на одному графіку характеристик двигуна і механізму. Необхідно, щоб при нульових оборотах крутний момент двигуна був більше моменту опору механізму. Встановлена ​​частота обертання визначається точкою перетину характеристик. Різниця розвивається двигуном моменту і моменту опору механізму визначає динамічний (надлишковий) момент, від якого залежить час підвищення частоти обертання двигуна до номінальної.

При виборі електродвигунів слід враховувати умови зовнішнього середовища в місці їх установки. У сухих приміщеннях застосовують електродвигуни відкритого виконання.

На електричних станціях здебільшого доводиться встановлювати електродвигуни закритого виконання, які захищені від проникнення в них крапель і бризок води і мають вологозахищену ізоляцію обмоток.

Для механізмів на відкритих майданчиках (наприклад, відкриті димососним відділення) вибирають закриті двигуни зовнішньої установки.

У вибухонебезпечних приміщеннях (мазутні насосні, пилезаводи) застосовують спеціальні типи закритих електродвигунів.

Вибір типу електродвигуна пов'язаний також зі способом регулювання продуктивності механізмів СН.

Рекомендується використовувати для приводу живильників пилу короткозамкнені асинхронні двигуни з частотним регулюванням швидкості, яка на окремих пиложивильників при однаковій їх частоті буде відрізнятися тільки за рахунок індивідуальних відхилень ковзання, що не перевищує в робочому діапазоні частот 1-2%. При цьому способі можна відмовитися від поділу електроприводу на кілька частин і живити всі дві-гатель від одного тиристорного перетворювача частоти, т. Е. Значно спростити всю схему харчування.

Привід димососів і вентиляторів відцентрового типу здійснюється зазвичай двошвидкісними асинхронними двигунами. Регулювання при цьому виходить ступінчастим, і для досягнення потрібної продуктивності в інтервалі між ступенями доводиться застосовувати додаткові засоби, наприклад напрямні апарати. Для приводу тягодутьевих машин осьового типу застосовують одношвидкісні двигуни, а продуктивність змінюють зміною повороту лопатей робочого колеса або направляючого апарату.

Рекомендується впровадження більш досконалих і економічних тиристорних електроприводів з регулюванням продуктивності тягодутьевих машин шляхом зміни їх швидкості.

Циркуляційні насоси відцентрового типу для ступеневої регулювання продуктивності зазвичай постачають двошвидкісними асинхронними електродвигунами з перемиканням числа полюсів. Насоси осьового типу постачають одношвидкісними асинхронними або синхронними двигунами, а їх продуктивність регулюють поворотом лопатей робочого колеса.

Для живильних електронасосів використовують асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором нормального виконання, оскільки при великому противодавлении досить економічним виявляється дросельне регулювання продуктивності і регулювання за допомогою гідромуфти.

Більшість механізмів для приготування та транспорту палива і майже все підйомно-транспортні пристрої мають практично незалежну від частоти обертання механічну характеристику і вимагають значних пускових моментів. Тому для їх приводу використовують асинхронні двигуни з подвійною білячою кліткою на роторі. Для кульових млинів з невеликою частотою обертання виявляється вигідною установка тихохідних синхронних двигунів.

Самозапуска називається відновлення нормальної роботи електроприводу без втручання персоналу після короткочасної перерви електропостачання або глибокої посадки напруги. Самозапуск вважається забезпеченим, якщо після відновлення електропостачання по робочої або аварійною схемою агрегат розігнався до нормальної швидкості і продовжує тривало працювати з нормальною продуктивністю приводиться механізму і навантаженням електродвигуна.

Застосування самозапуска електродвигунів дозволяє найбільш повно використовувати засоби автоматизації систем електропостачання. Якщо ушкодження, яка викликала припинення харчування або глибоке зниження напруги, швидко ліквідовано дією релейного захисту або пристроїв автоматики, то при забезпеченому самозапуску це не є аварією або шлюбом в роботі системи електропостачання. Збитку практично не виникає. Якщо ж самозапуск не забезпечений, двигуни зупиняються, і, хоча пристрої автоматики спрацювали, збиток може бути досить значним.

Самозапуск може відбуватися після короткочасного глибокого зниження напруги внаслідок близького короткого замикання (КЗ), який відключається релейного захистом. При цьому у самозапуску будуть одночасно брати участь ті двигуни, у яких напруга знизилася до величини, що викликала зниження швидкості. Двигуни весь час залишаються підключеними до джерел живлення.

Іншим випадком є ​​самозапуск після короткочасної перерви електропостачання, ліквідованого пристроями АВР або АПВ.Здесь у самозапуску беруть участь одночасно всі двигуни, які при пошкодженні відключалися від джерел живлення, а були знову підключені до них після дії автоматики.

Вимикачі електродвигунів напругою вище 1000 В, що підлягають самозапуску, в більшості випадків під час перерви електропостачання залишаються включеними. Двигуни, самозапуск яких не може бути забезпечений або не потрібно за умовами виробництва, повинні до відновлення напруги відключитися від мережі своїми вимикачами за допомогою реле мінімальної напруги, частотних реле і т. Д.

Двигуни напругою до 1000 В, включені через звичайні магнітні пускачі або контактори, у самозапуску не беруть участь. Якщо самозапуск таких двигунів необхідний, застосовуються або пристрою АПВ контактора (магнітного пускача), що діють при відновленні напруги, або різного роду затримки, що зберігають включене положення контактора.

В даний час самозапуск асинхронних і синхронних двигунів застосовується для всіх основних механізмів власних потреб електростанцій і отримує все більш широке поширення для відповідальних механізмів промислових підприємств. Обгрунтоване застосування самозапуска в поєднанні із засобами автоматики завжди призводить до підвищення надійності електропостачання та зменшення простоїв механізмів.

Залежно від тривалості перерви електропостачання можливі два основні випадки самозапуска: або двигун має якусь залишкову швидкість до моменту відновлення напруги, або він встигає зупинитися. Подруге випадку персонал може не зрозуміти причин зупинки двигуна і, якщо час перерви харчування велике, почати будь-які роботи на механізмі, що в свою чергу може призвести до нещасного випадку. Тому необхідно забезпечити після порушення електропостачання автоматичне відключення вимикача з витримкою часу при повній зупинці двигуна або неможливість наближення персоналу до механізму (за допомогою огорож і блокувань), якщо двигун не відключений від мережі. Зазначена витримка часу повинна бути більше, ніж час дії всіх пристроїв автоматики.

Зазвичай самозапуск виконується одноступінчастим, тобто до мережі виявляються підключеними відразу всі двигуни. Якщо мережа не дозволяє здійснити самозапуск всіх двигунів, то частина з них (менш відповідальних механізмів) відключається і або взагалі не бере участі в самозапуску, або автоматично включається після закінчення розгону першої групи (двоступеневий самозапуск).

Самозапуск електродвигунів має наступні основні відмінності від пуску:

1. В момент відновлення напруги всі двигуни або їх значна частина обертаються. Наявність швидкості, як правило, забезпечує підвищений момент обертання двигуна на початку самозапуска в порівнянні з пуском (при цьому ж напрузі).

2. При відключенні від мережі один або група двигунів розвивають на шинах підстанції залишкову ЕРС і в момент підключення до джерел живлення вектор періодичної слагающей струму

де - напруга мережі; ZS - сумарне еквівалентний опір.

Струм включення двигуна може перевищувати пусковий струм більш ніж в 2 рази.

3. самозапуску відбувається, як правило, при навантажених механізмах, що може призводити до збільшення тривалості розгону і підвищення температури обмоток двигунів, зумовленого підвищеними струмами в порівнянні з їх номінальними значеннями.

4. У самозапуску, як правило, бере участь одночасно група двигунів, в результаті чого в елементах мережі є підвищені струми, знижується напруга на висновках двигунів і відповідно зменшується крутний момент.

Весь процес самозапуску можна розділити на два етапи.

Перший етап - вибіг агрегатів (одиночний або груповий). Одиночним називається вибіг, при якому один електродвигун виявляється від'єднання від мережі і від інших двигунів, або якщо інші двигуни, електрично пов'язані з ним, не роблять помітного впливу на процес вибігу. Зазвичай це має місце, якщо електричний ланцюг між розглянутим і іншими двигунами має реактор або трансформатор. Вибіг одного двигуна, відключеного від мережі, називається вільним. Якщо взаємний вплив єднаних від джерел живлення двигунів велике, такий вибіг називається груповим. В основному процес вибігу визначається механічними характеристиками агрегатів.

Вибіг при підживленні двигунами близького короткого замикання відбувається по більш крутий характеристиці рахунок виникнення додаткового гальмівного моменту.

Всякий двигун, відключений від джерела живлення, розвиває при вибігу ЕРС в обмотці статора. У асинхронних двигунів ЕРС невелика, у синхронних - значна. Величина ЕРС залежить від системи збудження синхронних двигунів (з глухим підключенням збудника або через розрядний опір), наявності форсування, параметрів машин (характеристики холостого ходу, постійних часу і ін.), Схеми підстанції (одиночний або груповий вибіг), механічних характеристик механізмів, виду пошкодження мережі (КЗ або відключення). Чим більше величина ЕРС, тим більше буде струм включення при відновленні напруги (при несприятливій фазі включення). З цієї точки зору бажано мати досить великий проміжок часу до відновлення напруги, т. Е. Збільшити час дії АВР або АПВ, з тим щоб забезпечити достатню зниження і отримати допустиме значення струму [см. формулу (17)].

Другий етап - розгін і відновлення робочого режиму. Розгін відбувається при зниженому напрузі. Величина напруги залежить від параметрів мережі, розганяються двигунів і іншої приєднаного навантаження.

Асинхронний момент, що розвивається двигуном в процесі розгону, пропорційний квадрату напруги. Самозапуск можна вважати забезпеченим, якщо при зниженій напрузі надлишковий момент двигуна достатній для доведення механізму до номінальної швидкості і якщо за час розгону температура нагріву обмоток не перевищить допустиму величину. Сетой точки зору час перерви електропостачання повинно битькак можна меншим.

Синхронний двигун в кінці другого етапу повинен увійти в синхронізм. Процес входження в синхронізм залежить в першу чергу від системи збудження і величини напруги, так як синхронізуючий момент пропорційний ЕРС двигуна і напрузі мережі. У деяких випадках синхронний двигун не переходить в асинхронний режим після перерви харчування, а тому не потрібні спеціальні засоби для ресинхронізації.

Залежно від конкретних умов розрізняють два основних способи самозапуска: 1) з навантаженим механізмом; 2) з тимчасової розвантаженням механізму.

Самозапуск асинхронного двигуна з фазним ротором може здійснюватися з введенням пускового активного опору в ланцюг ротора або з замкнутими кільцями. Оскільки такі двигуни зазвичай мають ослаблене кріплення лобових частин обмоток ротора і статора, то самозапуск з замкнутими кільцями може бути застосований вкрай рідко і, як правило, вимагає додаткового посилення цих кріплень.

В даний час для приводу відповідальних механізмів, що вимагають самозапуска, асинхронні двигуни з фазним ротором не застосовуються. Деякі зарубіжні фірми застосовують асинхронні двигуни з фазним ротором для приводу відповідальних механізмів. Однак ніяких рекомендацій і гарантій щодо застосування самозапуска в цих випадках фірми не дають, і заводи відмовляються від здійснення самозапуска зазначених механізмів.

Для синхронного двигуна розрізняють такі різновиди самозапуска з навантаженим механізмом:

а) з глухим підключенням збудника з форсировкой або без форсування збудження;

б) з глухим підключенням збудника з введенням на початку вибігу в ланцюг збудження збудника опору для гасіння поля і зниження струму включення, з подальшим шунтуванням цього опору на початку розгону;

в) з введенням на час розгону розрядного опору, шунтіруемой після досягнення підсинхронних швидкості.

Самозапуск з тимчасової розвантаженням механізму застосовується лише в крайньому випадку і тільки за схемою з введенням розрядного опору. В даний час застосовується в основному прямий пуск електродвигунів. У разі реакторного пуску самозапуск може здійснюватися з введенням реактора або без нього.

Для наближеної оцінки успішності самозапуску визначається залишкова напруга на секціях за формулою

де U * ост - напруга резервного джерела живлення в відносних одиницях (о. е.); Ki - коефіцієнт, що враховує зменшення кратності пускового струму електродвигунів при частковому зниженні швидкості за час дії АВР, є функцією часу АВР; X # 931; - сумарний опір всіх елементів схеми від шин «нескінченної» потужності до РУСН 6 кВ, 0м; Uном - номінальна напруга на шинах РУCH 6 кВ, В; Кп - кратність пускового струму двигуна; Iном. - номінальний струм двигуна, А.

Самозапуск вважається успішним, якщо після перерви харчування тривалістю 1 2,5 з Uост ≥ 0,55Uном (для електростанцій середнього тиску) або Uост ≥ 0,6Uном (для електростанцій високого тиску з поперечними зв'язками і блокових).

Строгий розрахунок процесу самозапуска можливий тільки з застосуванням засобів обчислювальної техніки.